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行業(yè)資訊
使用SMD零件進行雙面PCB焊接的最佳設(shè)計實踐
DFM指南傾向于將重點放在制造上，但是在設(shè)計中也應(yīng)考慮PCB組裝，以確保可以無缺陷地制造電路板。雙面印刷電路板（兩側(cè)放置元件）具有一些重要的組裝準則，以防止翹曲和低焊接強度。像其他制造缺陷一樣，設(shè)計人員可以采取一些步驟來確保其雙面PCBA具有很高的良率。這是在雙面PCB焊接后可以確保高產(chǎn)量的方法。
雙面PCB焊接工藝
對于帶有SMD組件的雙面PCB，除非您選擇手工組裝，否則該板將需要進行順序回流焊接。回流焊將用于大批量生產(chǎn)/低成本原型設(shè)計，因此設(shè)計人員應(yīng)在組裝過程中計劃回流焊。在雙面PCB焊接過程中，將組件分別放置并焊接在電路板的每一側(cè)。這里的技巧是在正確的溫度和時間進行焊接，因為第一側(cè)的組件將經(jīng)過兩次回流焊接。
在此過程中，雙面PCB上可能會出現(xiàn)一些缺陷。主要缺陷是翹曲，而次要缺陷是焊點薄弱或失效。將工藝應(yīng)用到雙面板上并不一定需要特殊的設(shè)備，但是兩次運行該工藝會使PCBA面臨出現(xiàn)缺陷的風(fēng)險。設(shè)計人員可以采用一些基本步驟來防止雙面板出現(xiàn)這些缺陷：
選擇具有對稱堆疊的較厚基板
較薄的板在回流焊接過程中更容易翹曲；如果厚度小于標準PCB厚度，則您可能會翹曲。堆疊也應(yīng)對稱，以使熱機械應(yīng)力更均勻地分布在整個板上。還建議使用樹脂含量和玻璃編織樣式相似的預(yù)浸料和芯層板，因為它們的CTE值非常相似。
選擇較高Tg的底材
使用具有較高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的基板將有助于防止在順序回流焊接過程中發(fā)生翹曲，這僅僅是因為該板將比低Tg的基板經(jīng)歷更少的膨脹。對于標為“低Tg”的基材，標準FR4基材的Tg值約為130°C，對于歸為“高Tg”的基材，其Tg值約為170°C以上。這低于無鉛（Sn / Ag）焊料的典型峰值回流溫度，該峰值溫度可達到240-250°C。因此，選擇較高Tg的基板以幫助防止雙面PCB焊接期間的翹曲。
雙面BGA焊接
在板子兩邊焊接BGA怎么樣？多個大型BGA封裝并不常見，但是微型BGA封裝正變得越來越普遍，并且是小型組件的流行選擇。就像其他SMD組件一樣，您可以將它們放置在電路板的兩側(cè)，以進行雙面PCB回流焊接工藝。問題是，如何設(shè)計電路板以確保最高的成品率？
典型的方法是使用鏡像，將相同的程序包直接放置在彼此的后面（例如RAM棒）。在包裝不匹配的情況下，組件布置也將不匹配。首選的順序是將更小，更輕的BGA封裝以及更小的SMD組件放在電路板的一側(cè)，并先進行焊接。然后將較大的BGA放在另一側(cè)，然后再通過回流發(fā)送。這樣，較輕的零件在第二道焊縫中的拆焊或空焊/虛假焊接的機會會降低。理想情況如下所示，其中在板子的每一側(cè)都安裝了多個封裝。
希望較重的零件可以手工焊接
較重的零件（例如變壓器或笨重的連接器）應(yīng)手工焊接或通過選擇性焊接進行處理，因為很難在整個板上平衡其重量。通常，很難分配零件以使重量在單個板表面上達到平衡，因此不要指望在每個雙面PCB上都開始完美地平衡較重的零件。不要手工處理較重的零件，而要手工完成以防止翹曲并確保高產(chǎn)量。
第1側(cè)與第2側(cè)的回流曲線
接下來是兩邊的回流曲線問題。回流曲線應(yīng)如何構(gòu)建？董事會的兩邊是否應(yīng)該相同？這個問題沒有一個確切的答案，因為它取決于要焊接的組件以及裸露導(dǎo)體上是否有表面鍍層。表面鍍層特別重要，因為在焊接過程中會形成金屬間化合物：
裸露的銅：焊料合金中的錫會形成Cu-Sn金屬間化合物，該金屬間化合物緩慢生長并最終在焊接過程中變脆。通過迅速達到峰值回流溫度來減少高溫下的總時間。
電鍍鎳和化學(xué)鍍鎳：金屬間合金Ni3Sn4最常見的是在錫基焊料的焊接過程中形成的，盡管其形成速率遠低于Cu-Sn金屬間化合物。
ENIG，ENEPIG，OSP和浸入式Ag： Cu-Sn / Ag金屬間化合物可以在界面處的這些鍍層上形成，而不是擴散到主體中。有趣的是，ENIG和ENEPIG內(nèi)部的Ni層對某些金屬間化合物具有增韌作用，可防止裂紋形成。
在不做進一步化學(xué)處理的情況下，此處的重要要點是，雙面PCB的回流曲線應(yīng)設(shè)計為適應(yīng)雙面板的各種PCB表面鍍層。有一些有趣的研究著眼于不同金屬間化合物的形成速率，這些研究可以為比較參考回流曲線提供一些指導(dǎo)。